太原理工大学的研究人员推出了一种新型石墨烯射频 NEMS 电容开关，并对其在 DC ~ 140 GHz 的 UWB 频率范围内的射频性能进行了广泛分析。
拟议的石墨烯射频 NEMS 电容开关示意图：（a）三维等距视图；（b）俯视图。图片来源： Scientific Reports
单层石墨烯射频 NEMS 开关的特点是拉入电压低、开关时间快、射频性能优越，而多层石墨烯射频 NEMS 开关的性能则相对较差。
对其工作机理的研究表明，电场强度在中央导体附近最高，在悬浮石墨烯梁的两侧逐渐减弱。在 “关断 “状态下，电流向下流经横梁的介电层，从而确保开关的稳定运行。
仿真结果表明，单层石墨烯射频 NEMS 开关在 DC ~ 140 GHz 的超宽带 (UWB) 频率范围内，插入损耗保持在 0.003 ~ 0.015 dB 之间，隔离度大于 40 dB。此外，该开关在拉入电压为 1 V 时的开关时间为 4.03 ps。
石墨烯射频 NEMS 开关具有显著的优势，包括体积小、重量轻、成本效益高、拉入电压低、响应时间快、射频性能优异以及减少电路空间消耗。它的潜在应用范围从 L 波段到 F 波段，包括数据存储、通信系统、传感器、遥感和军事用途。
Zheng, L., Zhang, J., Wang, H. et al. RF NEMS switches based on graphene for low pull-in voltage and excellent RF performance. Sci Rep 14, 23346 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41598-024-74334-3
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